Stellar Astrophysics and Fundamental Relations, Mass-Luminosity and Others

Abstract

The empirical mass-absolute visual brightness relation discovered before the mass-luminosity relation was suggested by Eddington. This triggered a long-lasting debate whether or not the empirically calibration MLR is a fundamental or statistical mean relation. Many different forms of MLR, which were useful in computing masses (M) of single stars from their luminosities (L) or vice versa until a noticeable break occurred on its line of development. Before the break, when reliable data were limited, MLR and MRR (mass-radius relation) were calibrated by the components of all kinds of visual, spectroscopic, and eclipsing for two purposes: i) to obtain mean mass, mean luminosity, and mean radius, ii) to estimate M and R of single stars. By the time of the break, the quality and the quantity of the reliable solutions of detached double-lined eclipsing binaries (DDEB) giving accurate M and R within a few percent levels are increased. Parameters from close, semi-detached, and contact binaries were excluded for refinement, however, MLR and MRR diagrams were found insufficient to derive MLR and MRR functions because the dispersions are not only due to random observational errors but also due to chemical composition and age differences. Then, a new trend was adopted by replacing classical MLR and MRR with empirical M and R predicting relations. Thus, the purpose one was suppressed also because the new trend found a fruitful application in determining M and R of exoplanet hosting single stars. Corrections on misnames and devising new classical MLR, MRR, and MTR, giving mean values (⟨𝑀⟩, ⟨𝐿⟩, ⟨𝑅⟩) are encouraged since they are still useful and beneficial to galactic, extragalactic search, even cosmological models.

Keywords

• Stars: fundamental parameters
• Stars: Mass luminosity function
• Galaxies: luminosity and mass functions
• Astrophysics: Solar and stellar astrophysics

Yıldız Astrofiziği Temel Bağıntıları, Kütle-Işınım Gücü ve Diğerleri

Abstract

Kütle-mutlak görsel parlaklık bağıntısı, kütle-ışınım (MLR) gücü bağıntısından önce keşfedilmiştir. Eddington, onu temel yasa düzeyine çıkarmak istemiştir. Böylece empirik anakol kütle-ışınım gücü bağıntısı bir temel bağıntı (yasa) mıdır yoksa ortalama değer veren bir istatistik bağıntı mıdır tartışması başlamıştır. MLR gelişim çizgisinde ortaya çıkan kırılmaya kadar farklı türden, kütleden (M) ışınım gücü (L) veya L den M hesaplayan çok sayıda bağıntı tekrar tekrar yenilenmiştir. Duyarlılığın ve veri sayısının az olduğu kırılma öncesinde, MLR ve MRR (kütle-yarıçap) bağıntıları görünen, tayfsal veya tutulmalı her çeşitten çift yıldız gözlemlerinden 1) ortalama kütle, ortalama yarıçap veya ortalama ışınım gücü arasındaki ilişkiyi ortaya koymak veya 2) tek yıldızların M ve R sini elde etmek amacıyla kalibre edilirdi. Kırılma ve kırılmadan sonra en duyarlı veri sağlayan ayrık örten çift çizgili tayfsal çift yıldız çözümlerinin sayısı ve kalitesi arttı. Böylece yakın, yarı-ayrık ve değen çift yıldızlardan elde edilen veriler kullanılmaz oldu. Fakat, dağılımlarında görülen kimyasal kompozisyon ve yaş etkileri yüzünden MLR ve MRR diyagramları MLR ve MRR fonksiyonlarını belirlemekte yetersiz bulundu. Klasik MLR ve MRR bağıntılarından farklı olarak sadece M veya R hesaplamak amacını güden yeni bir trend ortaya çıktı. Böylece birinci amaç baskılanırken, tek yıldızların M ve R sini hesaplamak amacı güden yeni trend günün popular konusu öte gezegen araştırmalarında aktif bir uygulama alanı buldu. MLR ve MRR gelişiminde ortaya çıkan yanlış isimlendirmelere dikkat çekilmiş, hala model yapmakta, samanyolu ve samanyolu ötesi araştırmalarda hatta kozmolojide aktif kullanma alanı olan ortalama değerleri (⟨𝑀⟩, ⟨𝐿⟩, ⟨𝑅⟩) önceleyen klasik MLR, MRR ve MTR (Kütle-etkin sıcaklık) bağıntılarının ihmal edilmemesi gerektiği tartışılmıştır.

Keywords

• Stars: fundamental parameters
• Stars: Mass luminosity function
• Galaxies: luminosity and mass functions
• Astrophysics: Solar and stellar astrophysics

References

1. Andersen J., 1991, A&ARv, 3, 91
2. Bahcall J. N., 2000, J. R. Astron. Soc. Canada, 94, 219
3. Cester B., Ferluga S., Boehm C., 1983, Ap&SS, 96, 125
4. Chadwick J., 1933, Proceedings of the Royal Society of London Series A, 142, 1
5. Cox A. N., 2000, Allen’s astrophysical quantities. New York: AIP Press
6. Crookes W., 1874, Proceedings of the Physical Society of London, 1, 35
7. Demircan O., Kahraman G., 1991, Ap&SS, 181, 313
8. Eddington A. S., 1926, The Internal Constitution of the Stars. Cambridge University Press

9. Eggen O. J., 1956, AJ, 61, 361
10. Einstein A., 1905, Annalen der Physik, 322, 891
11. Eker Z., ve dig., 2015, AJ, 149, 131
12. Eker Z., ve dig., 2018, MNRAS, 479, 5491
13. Eker Z., Soydugan F., Bilir S., 2024, Physics and Astronomy Reports, 2, 41
14. Fernandes J., Gafeira R., Andersen J., 2021, A&A, 647, A90
15. Gabovits J., 1938, Publications of the Tartu Astrofizica Observatory, 30, A3
16. Gafeira R., Patacas C., Fernandes J., 2012, Ap&SS, 341, 405
17. Gimenez A., Zamorano J., 1985, Ap&SS, 114, 259
18. Habets G. M. H. J., Heintze J. R. W., 1981, A&AS, 46, 193
19. Harmanec P., 1988, Bulletin of the Astronomical Institutes of Czechoslovakia, 39, 329
20. Henry T. J., McCarthy Donald W. J., 1993, AJ, 106, 773
21. Hertzsprung E., 1923, Bull. Astron. Inst. Netherlands, 2, 15
22. Huang S. S., Struve O., 1956, AJ, 61, 300
23. İbanoğlu C., Soydugan F., Soydugan E., Dervişoğlu A., 2006, MNRAS, 373, 435
24. Johnson H. L., Morgan W. W., 1953, ApJ, 117, 313
25. Karetnikov V. G., 1991, Azh, 68, 880
26. Kopal Z., 1978, Dynamics of close binary systems. Dordrecht: Reidel, doi:10.1007/978-94-009-9780-6
27. Kuiper G. P., 1938, ApJ, 88, 472
28. Lacy C. H., 1977, ApJS, 34, 479
29. Lacy C. H., 1979, ApJ, 228, 817
30. Langley S. P., 1880, The Observatory, 3, 501
31. Malkov O. Y., 2003, A&A, 402, 1055
32. Malkov O. Y., 2007, MNRAS, 382, 1073
33. McCluskey George E. J., Kondo Y., 1972, Ap&SS, 17, 134
34. McCrea W. H., 1950, Physics of the sun and stars.. Hutchinson’s University Library
35. McLaughlin D. B., 1927, AJ, 38, 21
36. Miles R., 2007, Journal of the British Astronomical Association, 117, 172
37. Moya A., Zuccarino F., Chaplin W. J., Davies G. R., 2018, ApJS, 237, 21
38. Oersted H. C., 1820, Experiences sur l’effect du conflict electrique sur l’aiguille aimantee; Experiences relatives a l’aimantation du fer et de l’acier par l’action du courant voltaique.
39. Patterson J., 1984, ApJS, 54, 443
40. Petrie R. M., 1950a, Publications of the Dominion Astrophysical Observatory Victoria, 8, 341
41. Petrie R. M., 1950b, AJ, 55, 180
42. Planck M., 1900, Annalen der Physik, 306, 69
43. Plaut L., 1953, Publications of the Kapteyn Astronomical Laboratory Groningen, 55, 1
44. Russell H. N., Adams W. S., Joy A. H., 1923, PASP, 35, 189
45. Serenelli A., ve dig., 2021, A&ARv, 29, 4
46. Stothers R., 1974, ApJ, 194, 651
47. Strand K. A., Hall R. G., 1954, ApJ, 120, 322
48. Torres G., Andersen J., Giménez A., 2010, A&ARv, 18, 67
49. Trumpler R. J., 1930, Lick Observatory Bulletin, 420, 154